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Specialised paper
Biology

University, School

Technische Universität Dresden - TUD

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2, Heinzl, 2010

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- Die Lunge - Aufbau, Funktion und Krankheiten Inhaltsverzeich­nis 1. Aufbau und Mechanik der Lunge: 1 2. Gasaustausch in der Lunge. 2 3. Schädigungen der Lunge. 4 4. Erkrankungen im Lungenbereich: 5 a) Asthma bronchiale: 5 b)­ Allergisches Asthma: 6 c) Nicht-allergisc­hes Asthma: 6 d)­ Sport für Asthmatiker: 6 e) Chronisch obstruktive Lungenerkrankun­g (COPD): 7 1. Aufbau und Mechanik der Lunge: Die Lunge ist im menschlichen Körper zuständig für die Atmung. Das heißt, sie versorgt den Körper mit Sauerstoff (O2). Bei der Atmung…

Pupillenregulation

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis. 1

Quellenverzeichnis. 1

Vorwort. 3

Allgemein. 3

Die Pupille. 3

Krankheiten der Pupille. 4

Die Iris. 4

Pupillenregulation. 5

Blendenfunktion. 5

Miosis. 5

Mydriasis. 5

Die Pupille als Regelkreis. 6

Pupillenreaktionen. 7

Sprungantwort. 7

Impulsantwort. 7

Rampenfunktion. 8

Sinusfunktion. 8

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Das Auge. 2

Abbildung 2: verschiedene Strukturen des Stromas. 3

Abbildung 3: Pupillenregulation. 4

Abbildung 4: Regelkreis Pupillenregulation. 5

Abbildung 5: Regelkreis im Detail 6

Abbildung 6: Sprungantwort. 6

Abbildung 7: Impulsantwort. 7

Abbildung 8: Rampenfunktion. 7

Abbildung 9: Sinusfunktion. 7

Quellenverzeichnis

·         Kybernetik - Biologische Regelkreise -

·        

·        

·         Wikipedia – Iris, Pupille

Vorwort

In Zuge meiner Leistungsüberprüfung in dem Unterrichtsgegenstand MOSI beschäftige ich mit dem Thema der Pupillenregulation und werde diese Ausarbeitung erstellen sowie eine Präsentation darüber halten.

Allgemein

Die Pupille ermöglicht es uns unter extremen Lichtverhältnissen, wie z.B. in einem Keller ohne Licht oder im Hochsommer bei prallem Sonnenschein, dennoch unsere Umgebung scharf sehen zu können und das ohne größeren Informationsverlust.

Da das Auge zu 80% aller Informationen liefert, die den Menschen beeinflussen, ist es sehr wichtig diese Informationen auch richtig aufzunehmen. Dabei fungiert die Pupille wie in einer Kamera als Blende, welche sich verkleinert und vergrößert und so diese Informationen richtig und möglichst störungsfrei an unser Hirn weitergibt.

Die Pupille

Die Pupille ist die Öffnung, welche von der Iris, der Regenbogenhaut, geweitet oder verengt wird. Dadurch kann die einfallende Lichtmenge, die in das Innere des Auges gelangt, reguliert werden. Diese Funktion dient einerseits als Schutzmechanismus, um das Innere des Auges nicht durch extrem starkes Licht zu verletzten, und andererseits als Blendenfunktion, um in Dunkelheit oder greller Umgebung dennoch scharf sehen zu können.

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Pupillenregulation - Krankheiten der Pupille - Die Pupille als Regelkreis
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Die Pupille ist bei Dunkelheit ca. 8mm weit geöffnet, bei sehr heller Umgebung auf 1.5mm verengt. Sind beide Pupillen gleich groß, spricht man von Isokorie, andernfalls von Anisokorie, was bei einem Unterschied von mehr als 1mm als Krankheit angesehen wird.

Das Ganze wird von den beiden Muskeln Sphinktermuskel und Dilatatormuskel der Regenbogenhaut ausgeübt. Dabei ist der Sphinktermuskel für die Verengung und der Dilatatormuskel für die Weitung der Pupille zuständig. Diese beiden Vorgänge nennt man in Fachkreisen Miosis und Mydriasis.

Krankheiten der Pupille

Durch die Verletzung der Iris kommt es zur Störungen der Form und der Beweglichkeit. Zu den möglichen Ursachen gehören Entzündungen, angeborene Fehlbildungen oder altersbedingte Veränderungen wie Irisatrophie (Gewebsschwund) oder Tumore.

Daraus resultierende Symptome sind Deformierungen wie die so genannte Kleeblattpupille, Verwachsungen (Synechien), Einsprießungen, Risse oder Perforationen (Loch).

Bei Erkrankungen der Pupille unterscheidet man zwischen afferenten und efferenten Krankheiten. Während bei afferenten Erkrankungen die Signalübertragung vom Organ zum Gehirn betroffen ist, betreffen efferente Krankheiten dagegen die Signalübertragung vom Gehirn zum Organ.

Ursachen dafür sind: Lähmungen, Schlaganfälle, Schädel-Hirn-Trauma oder Regulationsstörungen.

Die Iris

Wie bereits erwähnt ist die Iris die Blende welche die Vergrößerung und Verkleinerung der Pupille bewirkt. Sie ist in 2 Schichten einzuteilen, einer Vorderen und einer Hinteren. Durch Kontraktion des Sphinktermuskel (lat. Musculus sphincter pupillae), der sich an der Vorderseite der Iris befindet, verengt sich die Pupille.

Der gegenspielende Dilatatormuskel (lat. Musculus dilatator pupillae) befindet sich an der Hinterseite, also in der hinteren Augenkammer, und bewirkt die Weitung der Pupille. Zusammenfassend bilden diese zwei glatten Muskeln das unwillkürliche Pupillenspiel der Anpassung an die Lichtverhältnisse.

Der vordere Teil wird Stroma genannt. Es enthält Pigmentzellen welche die Augenfarbe bestimmen, wobei eine hohe Anzahl an Pigmenten das Auge braun erscheinen und eine niedrige Anzahl es grün bis blau erscheinen lässt.

Pupillenregulation

Unter Pupillenregulation versteht man den Vorgang, wie es nun zu einer Verengung oder Weitung der Pupille kommt. Dabei bekommen die beiden Muskeln den Befehl zur Kontraktion vom Mittelhirn. Zuvor wird aber dem Edinger-Westphal-Kern, dem Anschluss an das Mittelhirn, von der Regenbogenhaut die einfallende Lichtintensität über den Sehnerv (lat. Nervus opticus) und der Sehbahn (lat. Tractus opticus) mitgeteilt.

Nachdem das Mittelhirn die zur Lichtstärke passende Pupillengröße ermittelt hat, wird die Information vom Edinger-Westphal-Kern über den Nervus oculomotorius dem Ganglion ciliare (Nervenansammlung zur Steuerung der Muskeln) gesendet. Die Pupille ändert ihre Größe.

Abbildung 3: Pupillenregulation

Blendenfunktion

Miosis

-          bei heller Umgebung, viel Licht

-          Blick in kurze Distanzen

-          auch durch: Opiate, Opioide, Pilokarpin,
Miotika

-          Sensitivität nimmt ab

-          Sehschärfe nimmt zu

Mydriasis

-          Dunkelheit

-          bei Schock

-          Blick in die Ferne

-          auch durch: Rauschgift, Medikamente

-          Sensitivität nimmt zu (Umgebung wird erkennbar)

-          Sehschärfe nimmt ab

Die Pupille als Regelkreis

Die Pupillenregulation kann man auch als biologischen Regelkreis erklären. Analog zum allgemeinen Regelkreis gilt für den Regelkreis der Pupillenregulation folgendes:

Regelgröße     à        Lichtintensität

Störgröße        à        Änderung der Intensität

Stellgröße       à        Pupillengröße

Sensor             à        Sehnerven der Netzhaut (Zäpfchen, Stäbchen)

Stellglied         à        Muskeln der Iris

Regelglied      à        Mittelhirn

Ändert sich nun die Lichtintensität, geben die Sehnerven ein afferentes Signal an die Sehbahnen ab. Im Mittelhirn wird dieses IST-Signal mit einem SOLL-Wert verglichen.

Genauer betrachtet wird die mittlere Beleuchtungsstärke der Hornhaut auch mit in den Regelkreis einbezogen (siehe Abb. 5).

A = Pupillenfläche           B = mittlere Beleuchtungsstärke

E = mittlere Hornhautbeleuchtungsstärke          S0 = Störgröße                  S = IST-Wert

v ist eine Konstanten welche die Umrechnung von Hornhaut- in Netzhautbeleuchtungsstärke ermöglicht und c eine Konstante zur Berücksichtigung der Geometrie.

Pupillenreaktionen

Je nach Situation verhält sich die Pupillenreaktion anders. Was jedoch immer gleich ist, ist die Verzögerte Reaktion von ca. 200 ms, die Reflexzeit oder auch Latenzzeit genannt.

Sprungantwort

Die Sprungantwort ergibt sich z.B. beim Aufdrehen einer Lampe in einem dunklen Raum. Die Pupille muss sich erst in die richtige Größe „einschwingen“.


Rampenfunktion

Dreht man mittels eines DIMM-Schalters das Licht kontinuierlich weiter auf, verengt sich die Pupille genauso kontinuierlich, nur durch die Reflexzeit verzögert.

Sinusfunktion

Ähnlich wie bei der Rampenfunktion verhält es sich mit der Sinusfunktion.


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